(57)【要約】【課題】セパレータ同士をより確実に接合することができるセパレータ製造装置、および、セパレータ製造方法を提供すること。【解決手段】一対のセパレータ１２ａ，１２ｂを複数の接合部３５を介して積層接触させた状態で積層方向両側から挟持する一対の電極２２ａ，２２ｂと、該電極２２ａ，２２ｂに対する通電を行う通電制御装置とを備える。電極２２ａ，２２ｂは、電気的に独立した複数の導通領域２６ａ，２６ｂを備え、各導通領域２６ａ，２６ｂがセパレータ１２ａ，１２ｂの異なる領域に接触した状態でこれら各導通領域２６ａ，２６ｂに対して独立して通電制御されることにより、一対のセパレータ１２ａ，１２ｂが接合部３５において溶接される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一部が接触する一対のセパレータに対して、電気的に独立した電極にて、当該一対のセパレータが互いに接触した部分のうち互いに異なる位置をそれぞれ溶接することを特徴とするセパレータ製造装置。
【請求項２】
少なくとも一部が接触する一対のセパレータに対して、一対のセパレータが互いに接触する部分を、電極によってそれぞれ独立に溶接することを特徴とするセパレータ製造装置。
【請求項３】
一対の燃料電池用セパレータを接合するセパレータ製造装置において、
積層させた状態で少なくとも一部が接触する前記一対のセパレータを積層方向両側から挟持する一対の電極と、該電極に対する通電を行う通電制御装置とを備え、
少なくとも一方の前記電極は、電気的に独立した複数の導通領域を備え、各導通領域が前記セパレータの異なる領域に接触した状態でこれら各導通領域が独立して通電制御されることにより、前記一対のセパレータが互いの接触部において溶接されることを特徴とするセパレータ製造装置。
【請求項４】
前記各電極は、前記セパレータの前記接触部を前記積層方向両側からそれぞれ支持する複数の凸部を備え、
前記導通領域は、前記凸部間に設けられた非導通部を境界とすることを特徴とする請求項３に記載のセパレータ製造装置。
【請求項５】
一方の電極に設けられた一つの導通領域が、他方の電極に設けられた複数の導通領域に対して前記セパレータを介して電気的に導通するように前記非導通部が設けられ、これにより前記各導通領域による導通経路が前記接触部を経ることを特徴とする請求項４に記載のセパレータ製造装置。
【請求項６】
一対の燃料電池用セパレータを接合するセパレータ製造方法において、
前記一対のセパレータをそれらの少なくとも一部において互いに接触させると共に、その接触部を複数の通電グループに分け、前記通電グループ毎に独立して前記接触部に対して通電制御することで前記接触部を発熱させ、これにより前記一対のセパレータを溶接することを特徴とするセパレータ製造方法。
【請求項７】
前記一対のセパレータの間にロウ材を挟み、該ロウ材を通電により溶解させて前記一対のセパレータを溶接することを特徴とする請求項６に記載のセパレータ製造方法。
【請求項８】
前記一対のセパレータの間に導電性樹脂からなる接合フィルムを挟み、該接合フィルムを通電により溶解させて前記一対のセパレータを溶接することを特徴とする請求項６に記載のセパレータの製造方法。
【請求項９】
前記一対のセパレータの溶接後、さらに前記接触部に通電を行うことで該接触部の通電検査を行うことを特徴とする請求項６から８に記載のセパレータ製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池が備えるセパレータの製造装置とその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば固体高分子電解質型の燃料電池は、膜−電極接合体（ＭＥＡ：Membrane-Electrode Assembly ）と、一対のセパレータとからなるセルを複数積層したスタック構造を有している。ＭＥＡは、イオン交換膜からなる電解質膜と、この電解質膜の一面に配置された触媒層からなる電極（アノード）および電解質膜の他面に配置された触媒層からなる電極（カソード）とからなる。
【０００３】
一対のセパレータ、より具体的には、隣り合うセルの一方のセルのセパレータと他方のセルのセパレータとからなる一対のセパレータを接合する方法として、例えば特許文献１には、接着剤を用いずに抵抗溶接により接合する方法が開示されている。
【特許文献１】特開２００４−１２７７１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献に開示されている技術では一律に通電を行っているため、セパレータの厚さ、材質、表面処理等のバラツキの影響を受け、セパレータ同士を確実に接合することが困難であるという問題がある。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みて成されたものであり、セパレータ同士をより確実に接合することができるセパレータの製造装置とその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明においては、上記の課題を解決するために以下の手段を採用した。すなわち、請求項１に記載のセパレータ製造装置は、少なくとも一部が接触する一対のセパレータに対して、電気的に独立した電極にて、当該一対のセパレータが互いに接触した部分のうち互いに異なる位置をそれぞれ溶接することを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、電極に電流を流すとセパレータが発熱し、これによりセパレータが互いに抵抗溶接される。このとき、電気的に独立した電極にて通電を行うことにより、セパレータの状態、すなわち、セパレータ間の接触面積、セパレータ厚み、ロウ材、セパレータ材質、耐食性向上のために施工されるコーティング層の表面粗さ等に応じて通電量ひいては発熱量を制御することが可能になり、セパレータ同士をより確実に接合することができる。また、接合後においては、接触部の通電検査を行うことも可能である。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、少なくとも一部が接触する一対のセパレータに対して、一対のセパレータが互いに接触する部分を、電極によってそれぞれ独立に溶接することを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、電極に電流を流すとセパレータが発熱し、これによりセパレータが互いに抵抗溶接される。このとき、セパレータが互いに接触する部分を、電極に通電してそれぞれ独立に溶接することにより、セパレータの状態、すなわち、セパレータ間の接触面積、セパレータ厚み、ロウ材、セパレータ材質、耐食性向上のために施工されるコーティング層の表面粗さ等に応じて通電量ひいては発熱量を制御することが可能になり、セパレータ同士をより良好に接合することができる。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、一対の燃料電池用セパレータを接合するセパレータ製造装置において、積層させた状態で少なくとも一部が接触する前記一対のセパレータを積層方向両側から挟持する一対の電極と、該電極に対する通電を行う通電制御装置とを備え、少なくとも一方の前記電極は、電気的に独立した複数の導通領域を備え、各導通領域が前記セパレータの異なる領域に接触した状態でこれら各導通領域が独立して通電制御されることにより、前記一対のセパレータが互いの接触部において溶接されることを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、一方の電極から他方の電極に電流が流れる際にセパレータが発熱し、これによりセパレータが互いに抵抗溶接される。通電制御は各導通領域に対して独立して行われることにより、各導通領域が接するセパレータの状態、すなわち、セパレータ間の接触面積、セパレータ厚み、ロウ材、セパレータ材質、耐食性向上のために施工されるコーティング層の表面粗さ等に応じて通電量ひいては発熱量を制御することで、セパレータ同士をより確実に接合することができる。
【００１２】
また、接合後においては、前記導通領域に対して通電を行うことで、接触部の通電検査を行うことも可能である。
【００１３】
なお、一対のセパレータの接触部の一つに対して電極の一つの導通領域を接触させてもよいし、一つの導通領域に複数の接触部を対応させてもよい。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載のセパレータ製造装置において、前記各電極は、前記セパレータの前記接触部を前記積層方向両側からそれぞれ支持する複数の凸部を備え、前記導通領域は、前記凸部間に設けられた非導通部を境界とすることを特徴とする。
【００１５】
本発明によれば、セパレータと電極とが接触しない部位に導通領域の境界が位置する。各接触部は、電極に設けられた非導通部によりそれぞれ電気的に独立した状態となり、各接触部に対して独立して通電制御が可能となる。
【００１６】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載のセパレータ製造装置において、一方の電極に設けられた一つの導通領域が、他方の電極に設けられた複数の導通領域に対して前記セパレータを介して電気的に導通するように前記非導通部が設けられ、これにより前記各導通領域による導通経路が前記接触部を経ることを特徴とする。
【００１７】
本発明によれば、非導通部の配置を適宜工夫することにより、例えば一方の電極の導通領域から対向する他方の電極の導通領域に電流を流し、さらに他の接触部を通じて前記一方の電極側の他の導通領域に電流を流すことが可能となる。これにより、導通領域の数が減るため、装置系の構成を簡素化することができる。
【００１８】
請求項６に記載の発明は、一対の燃料電池用セパレータを接合するセパレータ製造方法において、前記一対のセパレータをそれらの少なくとも一部において互いに接触させると共に、その接触部を複数の通電グループに分け、前記通電グループ毎に独立して前記接触部に対して通電制御することで前記接触部を発熱させ、これにより前記一対のセパレータを溶接することを特徴とする。
【００１９】
本発明によれば、各接触部を通電グループごと独立して通電制御することにより、セパレータが発熱して各接触部が抵抗溶接される。通電グループ毎に通電制御を行うことにより、セパレータ間の接触面積、セパレータ厚み、ロウ材、セパレータ材質、耐食性向上のために施工されたコーティング層の表面粗さ等が異なっていても、それに応じて通電量ひいては発熱量を制御することで、セパレータ同士をより確実に接合することができる。
【００２０】
なお、一対のセパレータの接触部の一つを一つの通電グループとしてもよいし、一つの通電グループに複数の接触部を対応させてもよい。
【００２１】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載のセパレータ製造方法において、前記一対のセパレータの間にロウ材を挟み、該ロウ材を通電により溶解させて前記一対のセパレータを溶接することを特徴とする。
【００２２】
本発明によれば、セパレータよりも低融点のロウ材を用いてロウ付け接合することで、接合温度を下げることが可能になり、接合後の冷却過程で生じ得るセパレータの歪み発生を抑えることができる。
【００２３】
請求項８に記載の発明は、請求項６に記載のセパレータ製造方法において、前記一対のセパレータの間に導電性樹脂からなる接合フィルムを挟み、該接合フィルムを通電により溶解させて前記一対のセパレータを溶接することを特徴とする。
【００２４】
本発明によれば、セパレータよりも軟質の導電性樹脂からなる接合フィルムを用いてセパレータ同士を接合することで、接触部におけるうねり等を吸収してセパレータ同士を良好に溶接して接合することができる。
【００２５】
請求項９に記載の発明は、請求項６から８に記載のセパレータ製造方法において、前記一対のセパレータの溶接後、さらに前記接触部に通電を行うことで該接触部の通電検査を行うことを特徴とする。
【００２６】
本発明によれば、溶接後、各接触部に小電流を流すことにより通電検査が可能である。すなわち、独立した各導通領域で通電検査が可能であるから、接合不良等を容易に検出することができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明においては、以下の効果を得ることができる。すなわち、請求項１に記載の発明によれば、一対のセパレータが互いに接触した部分のうち互いに異なる位置を電気的に独立した電極にてそれぞれ溶接することにより、また、請求項２及び３に記載の発明によれば、セパレータの接触部に対して電極の導通領域ごとに通電制御することにより、セパレータ同士をより確実に接合することができる。
【００２８】
請求項４に記載の発明によれば、導通領域の数が減るため、装置系を簡素化することができる。
【００２９】
請求項５に記載の発明によれば、セパレータの接触部を複数の通電グループにわけ、該通電グループごとに通電制御することにより、セパレータ同士をより確実に接合することができる。
【００３０】
請求項６に記載の発明によれば、セパレータよりも低融点のロウ材を用いてセパレータ同士をロウ付け接合することで、接合温度を下げることが可能になり、接合後の冷却過程で生じ得るセパレータの歪み発生を抑えることができる。
【００３１】
請求項７に記載の発明によれば、溶接後、接触部に小電流を流すことにより通電検査が可能となり、接合不良等を容易に検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
（第１実施形態）
【００３３】
図１は、本発明の第１実施形態であるセパレータ製造装置及びセパレータ製造方法により製造されるセパレータが用いられた燃料電池１を示している。この燃料電池１は、複数の単セル２を積層したスタック本体３を有し、スタック本体３の両端に位置する単セル２，２の外側に順次、出力端子５付きの集電板６、絶縁板７およびエンドプレート８を各々配置して構成されている。
【００３４】
なお、燃料電池１は、例えば、両エンドプレート８，８間を架け渡すようにして設けられた図外のテンションプレートが各エンドプレート８，８にボルト固定されることで、単セル２の積層方向に所定の圧縮力がかかった状態となっている。
【００３５】
単セル２は、ＭＥＡと、ＭＥＡを挟持する一対のセパレータ１２ａ，１２ｂとで構成され、全体として積層形態を有している。一つの単セル２はアノード側のセパレータ１２ａとカソード側のセパレータ１２ｂを備え、これらセパレータ１２ａ，１２ｂは、隣接した他の単セル２のカソード側セパレータ１２ｂおよびアノード側セパレータ１２ａに対してそれぞれ溶接される。
【００３６】
各セパレータ１２ａ，１２ｂは、ガス不透過の導電性材料で構成されている。本実施形態のセパレータ１２ａ，１２ｂは板状の金属板で形成されており、プレス成形されることで表裏各面に複数の凹凸状の溝３１ａ，３１ｂ（図２参照）が形成されている。この複数の溝３１ａ，３１ｂは、それぞれ一方向に延在しており、反応ガス（酸化ガス、燃料ガス）及び冷却水の流路となる。
【００３７】
また、セパレータ１２ａ，１２ｂの一方の端部には、酸化ガス、水素ガス、及び冷却水の入口側マニホールド（図示略）が貫通形成されている。他方の端部にも同様に出口側マニホールド（図示略）が設けられている。なお、これらマニホールドは酸化ガス、水素ガス、及び冷却水それぞれに対して別個に設けられているが、ここでは同一符号を付して説明を省略している。
【００３８】
図２は、セパレータ１２ａ，１２ｂを接合するためのセパレータ製造装置を示した図である。セパレータ製造装置２０は、一対のローラ型電極（以下、単に「電極」という。）２２ａ，２２ｂと、不図示の通電制御装置とにより構成されている。
【００３９】
電極２２ａ，２２ｂには、後述するセパレータ１２ａ，１２ｂの凹凸形状に合わせて周方向に延在する溝２３ａ，２３ｂが形成されており、隣り合った溝２３ａ，２３ａとの間、および溝２３ｂ，２３ｂとの間には、径方向外側に突出する凸部２４ａ，２４ｂが形成されている。すなわち電極２２ａ，２２ｂは、軸方向に沿って溝２３ａ，２３ｂと凸部２４ａ，２４ｂとが交互に形成された形状となっている。
【００４０】
更に、電極２２ａ，２２ｂには、非導通部２５が複数設けられている。非導通部２５は各溝２３ａ，２３ｂごとに設けられており、電極２２ａ，２２ｂは、絶縁体である非導通部２５によってそれぞれ電気的に独立した複数の導通領域２６ａ，２６ｂに区分された状態となっている。例えば、電極２２ａは非導通部２５によって軸方向に並んで電気的に独立した複数の導通領域２６ａを備える。電極２２ｂについても同様に、非導通部２５によって電気的に独立した複数の導通領域２６ｂを備える。
【００４１】
各導通領域２６ａ，２６ｂに対しては、通電制御装置によって独立に通電制御がなされる。
【００４２】
上記のセパレータ製造装置２０は、以下のように用いられる。まず、一方のセパレータ１２ａの溝３１ａと、他方のセパレータ１２ｂの溝３１ｂとを向かい合わせた状態で重ね合わせる（積層させる）。隣り合った溝３１ａ，３１ａの間に位置する凸部３２ａと、隣り合った溝３１ｂ，３１ｂの間に位置する凸部３２ｂとが、接合部（接触部）３５において互いに積層接触した状態となる。
【００４３】
次に、セパレータ１２ａ，１２ｂの溝３１ａ，３１ｂが、電極２２ａ，２２ｂの溝２３ａ，２３ｂに収まるように、電極２２ａ，２２ｂの凸部２４ａ，２４ｂによって、セパレータ１２ａ，１２ｂの凸部３２ａ，３２ｂを積層方向両側から支持する状態で挟持する。
【００４４】
次いで、電極２２ａ，２２ｂによってセパレータ１２ａとセパレータ１２ｂとを互いに向けて押圧し、この状態で図２に示した矢印のように電流を流す。すなわち、電流を電極２２ａの導通領域２６ａ，セパレータ１２ａ，セパレータ１２ｂ、さらに電極２２ｂの導通領域２６ｂへ向けて流す。これにより、セパレータ１２ａとセパレータ１２ｂとが接合部３５において抵抗溶接される。なお、電流方向は逆でも良い。
【００４５】
上記の押圧・通電を行いつつ、電極２２ａ，２２ｂを周方向に回転させる、あるいは、セパレータ１２ａ，１２ｂの溝長手方向に沿って平行移動させることで、接合部３５の長手方向全体が溶接される。
【００４６】
本実施形態においては、一つの接合部３５が一つの通電グループとなり、各接合部３５に対して独立して通電が行われる。すなわち、各接合部３５に対応する各導通領域２６ａ，２６ｂに対して、独立に通電制御する。これにより、各導通領域２６ａ，２６ｂに流す電流値または通電時間を各々変えることができるため、セパレータ１２ａ，１２ｂ間の接触面積、セパレータ厚み、ロウ材、セパレータ材質、耐食性向上のために施工されたコーティング層の表面粗さ等がセパレータ１２ａ，１２ｂ毎に相違していても、各接合部３５の状態に応じて適切な接合状態を得ることができる。
【００４７】
さらに、接合後、加圧力を下げて小電流を流し、電極２２ａ，２２ｂをセパレータ１２ａ，１２ｂの溝長手方向に沿って相対移動させることで、各接合部３５の通電検査を行うことができる。
【００４８】
以上のように、第１実施形態のセパレータ製造装置２０及び製造方法によれば、各接合部３５に対して独立に通電制御が可能であるから、セパレータ１２ａ，１２ｂ同士をより確実に接合することができる。また、セパレータ１２，１２ｂ同士の接合後においては、各接合部３５を独立に通電検査することが可能であるから、セパレータ製造時に接合不良等を容易に検出することができる。
【００４９】
なお、上記実施形態の変形例として、例えば図３に示したように、一方の電極２２ｂ（または、他方の電極２２ａ）に設けられた非導通部２５を溝２３ｂに対して一つ置きに設けることで、電流を同図の矢印のように折り返して流すようにしても良い。
【００５０】
つまり、本変形例においては、一方の電極２２ｂに設けられた一つの導通領域２６ｂが、他方の電極２２ａに設けられた複数の導通領域２６ａ，２６ａに対して、セパレータ１２ａ，１２ｂを介して電気的に導通可能となるように接触している。このため、導通領域２６ａから一つの接合部３５、導通領域２６ｂ、他の接合部３５、さらに他の導通領域２６ａへ流すことができる。
【００５１】
また、他の変形として、例えば図４に示したように、一方の電極２２ａおよび他方の電極２２ｂの各溝２３ａ，２３ｂに対して非導通部２５を交互に設ける、言い換えれば、全ての溝２３ａ，２３ｂに対して各電極２２ａ，２２ｂにおける非導通部２５を対向させないように配置することで、同図の矢印で示したように電流を蛇行させて流すようにしても良い。
【００５２】
これら各変形例では、複数の接合部３５が一つの通電グループとなるため、これにより電流制御の対象となる電気的に独立した導通領域２６ａ，２６ｂの数が減り、装置系を簡素化することができる。
【００５３】
なお、これら各変形例における非導通部２５の配置は一例であり、非導通部２５を異なる配置としてもよい。例えば一方の電極２２ａにのみ非導通部２５を設け、他方の電極２２ｂには非導通部２５を設けない構成としてもよい。
【００５４】
また、上記実施形態および変形例では、電極２２ａ，２２ｂの凸部２４ａ，２４ｂによって、セパレータ１２ａ，１２ｂ同士を面で接合しているが、電極２２ａ，２２ｂの構造に応じて、線または点で接合してもよい。
【００５５】
また、各接合部３５（通電グループ）に対して同時に通電しても良いし、接合面積、設備通電能力に応じて、通電を行う接合部３５に所定の順番を設けて通電制御するようにしても良い。
【００５６】
また、セパレータ１２ａ，１２ｂを積層する際、接合部３５に当該セパレータ１２ａ，１２ｂよりも低溶融のロウ材を挟み込み、この状態で上述したのと同様に電流を各導通領域２６ａ，２６ｂに流してもよい。この場合には、セパレータ１２ａ，１２ｂが発熱してロウ材が溶融することで、セパレータ１２ａ，１２ｂが接合される。このようなロウ材を用いることで、接合温度を下げることが可能になり、セパレータ１２ａ，１２ｂの冷却過程に生じ得る歪みを抑えることができる。
【００５７】
また、上記実施形態では、ローラ型をなす各電極２２ａ，２２ｂに複数の非導通部２５を設けることにより、当該電極２２ａ，２２ｂ内に電気的に独立した複数の導通領域２６ａ，２６ｂを形成しているが、本発明はそのような形態に限らず、これら複数の導通領域２６ａ，２６ｂを電気的に独立した複数の電極の組合せにより構成してもよい。
【００５８】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図面を参照して説明する。この第２実施形態では、金属板からなるセパレータに代えて、カーボンを配合した樹脂製のセパレータを対象としている。図５は、本発明の第２実施形態であるセパレータ製造装置及びセパレータ製造方法により製造されるセパレータが用いられた燃料電池の一部を示している。
【００５９】
図５に示すように、この燃料電池４１では、ＭＥＡ４２と、このＭＥＡ４２を挟持する一対のセパレータ４３ａ，４３ｂとで構成された単セル４０を積層した形態のスタック本体４７を有している。この単セル４０を構成するセパレータ４３ａ，４３ｂは、隣接した他の単セル４０との間で、セパレータ４３ａ，４３ｂ同士が接合部４６にて互いに接合されている。
【００６０】
これらセパレータ４３ａ，４３ｂは、カーボン粒子を含有させた熱可塑性樹脂を射出成形することにより成形されたカーボンセパレータである。なお、熱可塑性樹脂を射出成形するにあたり、熱可塑性樹脂に配合するカーボンの配合比率が比較的低くされ、熱可塑性樹脂の良好な流動性を確保している。
【００６１】
図６に示すように、各セパレータ４３ａ，４３ｂには、表裏各面に複数の凹凸状の溝４４ａ，４４ｂが形成されている。これら複数の溝４４ａ，４４ｂは、それぞれ一方向に延在しており、反応ガス（酸化ガス、燃料ガス）及び冷却水の流路となる。また、セパレータ４３ａ，４３ｂの一方の端部には、酸化ガス、水素ガス、及び冷却水の入口側マニホールド（図示略）が貫通形成されており、他方の端部にも同様に出口側マニホールド（図示略）が設けられている。
【００６２】
次に、上記射出成形品からなるセパレータ４３ａ，４３ｂ同士を接合させる場合について説明する。
【００６３】
図７及び図８は、セパレータ４３ａ，４３ｂを接合するためのセパレータ製造装置を示した図である。セパレータ製造装置５０は、一対の平板型電極（以下、単に「電極」という。）５２ａ，５２ｂと、電源５３を備えた不図示の通電制御装置とにより構成されている。
【００６４】
各電極５２ａ，５２ｂは、互いに独立した複数の電極ブロック５３ａ，５３ｂに分割されており、これら電極ブロック５３ａ，５３ｂ間が絶縁体である非導通部５４によって絶縁されている。これにより、各電極５２ａ，５２ｂは、それぞれの電極ブロック５３ａ，５３ｂが、互いに電気的に独立した導通領域に区分されている。なお、各電極ブロック５３ａ，５３ｂの形状や数等の分割パターンは、図示の形態に限定されるものではない。
【００６５】
そして、各電極ブロック５３ａ，５３ｂからなる導通領域に対しては、通電制御装置によって独立に通電制御がなされる。なお、各電極５２ａ，５２ｂは、互いの対向面が平面からなる押圧面５５ａ，５５ｂとされている。
【００６６】
上記のセパレータ製造装置５０によってセパレータ４３ａ，４３ｂを接合するには、まず、一方のセパレータ４３ａの溝４４ａと、他方のセパレータ４３ｂの溝４４ｂとを向かい合わせた状態で重ね合わせる（積層させる）。これにより、隣り合った溝４４ａ，４４ａの間に位置する凸部４５ａと、隣り合った溝４４ｂ，４４ｂの間に位置する凸部４５ｂとが、接合部（接触部）４６において互いに積層接触した状態となる（図６参照）。
【００６７】
次に、セパレータ製造装置５０の電極５２ａ，５２ｂ間に、接合部４６にて積層接触させたセパレータ４３ａ，４３ｂを配置する。次いで、上方側の電極５２ａを下方へ押し下げ、これら電極５２ａ，５２ｂの平面からなる押圧面５５ａ，５５ｂによってセパレータ４３ａ，４３ｂを挟持することにより、セパレータ４３ａ，４３ｂ同士を互いに押し付ける。
【００６８】
この状態で図８に示した矢印イのように電流を流す。すなわち、電流を電極５２ａの導通領域である電極ブロック５３ａ，セパレータ４３ａ，セパレータ４３ｂ、さらに電極５２ｂの導通領域である電極ブロック５３ｂへ向けて流す。これにより、セパレータ４３ａとセパレータ４３ｂとが接合部４６において抵抗損失によって発熱することにより、表面の樹脂が局所的に溶融して互いに溶接されて接合される。なお、電流方向は逆でも良い。
【００６９】
上記第２実施形態においても、一つの接合部４６を一つの通電グループとし、各接合部４６に対して独立して通電することができる。すなわち、各接合部４６に対応する各電極ブロック５３ａ，５３ｂに対して、独立に通電制御する。
【００７０】
これにより、導通領域である各電極ブロック５３ａ，５３ｂに流す電流値または通電時間を各々変えることができるため、セパレータ４３ａ，４３ｂ間の接触面積、セパレータ厚み、カーボンの配合比率、表面粗さ等がセパレータ４３ａ，４３ｂ毎に相違していても、各接合部４６の状態に応じて適切な接合状態を得ることができる。
【００７１】
さらに、接合後、加圧力を下げて小電流を流し、電極５２ａ，５２ｂをセパレータ４３ａ，４３ｂに当接させることで、各接合部４６の通電検査を行うことができる。
【００７２】
以上のように、第２実施形態のセパレータ製造装置５０及び製造方法によれば、各接合部４６に対して電極５２ａ，５２ｂの電極ブロック５３ａ，５３ｂにて、印加電流や通電時間などの通電制御を独立に行うことができるから、セパレータ４３ａ，４３ｂ同士をより良好に接合することができる。また、セパレータ４３，４３ｂ同士の接合後においては、各接合部４６を独立に通電検査することが可能であるから、セパレータ製造時に接合不良等を容易に検出することができる。
【００７３】
また、電極５２ａ，５２ｂが複数分割された電極ブロック５３ａ，５３ｂから構成されているので、対向する各電極ブロック５３ａ，５３ｂによってセパレータ４３ａ，４３ｂの接合部４６に付与する加圧力及び加圧時間も独立に制御することができる。これにより、各セパレータ４３ａ，４３ｂの表面のうねり等に対して、印加電流や通電時間などの通電制御及び加圧力や加圧時間などの加圧制御を独立かつ適切に行うことができ、接合ムラなどのバラツキなく、良好に接合することができる。
【００７４】
ここで、セパレータ４３ａ，４３ｂ同士を接合せずに、単に接触させて燃料電池４１とすることも考えられる。しかし、この場合は、接触部分における接触抵抗を下げるため、熱可塑性樹脂に対するカーボンの配合比率を高めなければならず、したがって、熱可塑性樹脂の流動性が大幅に低下する。つまり、セパレータ４３ａ，４３ｂ同士を接合せずに、単に接触させて燃料電池４１を構成する場合は、熱可塑性樹脂に、射出成形を行うのに十分な流動性を持たせることができず、プレス加工によって成形することとなり、生産性が大幅に低下してしまう。
【００７５】
これに対して、本実施形態では、セパレータ４３ａ，４３ｂ同士を接合部４６にて接合するので、カーボンの配合比率を高めて接触抵抗を下げる必要がなく、したがって、熱可塑性樹脂に配合するカーボンの配合比率を比較的低くすることができる。これにより、熱可塑性樹脂の良好な流動性を確保することができ、セパレータ４３ａ，４３ｂを射出成形によって成形して生産性を高めることができる。
【００７６】
また、各電極５２ａ，５２ｂは、セパレータ４３ａ，４３ｂを挟持する対向面が平面からなる押圧面５５ａ，５５ｂとされているので、これら電極５２ａ，５２ｂによってセパレータ４３ａ，４３ｂを挟持して接合することにより、セパレータ４３ａ，４３ｂの平面度や平行度を矯正することができる。これにより、ＭＥＡ４２を挟持して燃料電池４１を構成した際に、ＭＥＡ４２への面圧を均一にすることができ、発電性能の向上を図ることができる。
【００７７】
ところで、図９（ａ）に示すように、セパレータ４３ａ，４３ｂ同士の接合部４６となる凸部４５ａ，４５ｂに、うねりが生じていると、図９（ｂ）に示すように、接合するために突き合わせた際に、接合部４６における互いの接触面積が不十分となり、十分に接合されないことが考えられる。
【００７８】
したがって、このように、セパレータ４３ａ，４３ｂ同士の接触部分である凸部４５ａ，４５ｂにうねりが生じている場合は、図１０（ａ）に示すように、セパレータ４３ａ，４３ｂの凸部４５ａ，４５ｂ同士の間にセパレータ４３ａ，４３ｂよりも軟質の導電性樹脂からなる接合フィルム５７を配設する。
【００７９】
そして、この状態にて、前述したように、セパレータ製造装置５０の電極５２ａ，５２ｂによってセパレータ４３ａ，４３ｂを加圧しつつ通電することにより、図１０（ｂ）に示すように、セパレータ４３ａ，４３ｂの凸部４５ａ，４５ｂ及び接合フィルム５７が過熱溶融し、これらセパレータ４３ａ，４３ｂの凸部４５ａ，４５ｂ同士が、接合フィルム５７を介して機械的、電気的にも良好に接合される。
【００８０】
なお、上記第２実施形態の変形例として、図１１及び図１２に示すものは、カーボン配合の熱可塑性樹脂からなるセパレータ４３ａ，４３ｂを接合する他の構造のセパレータ製造装置６０である。このセパレータ製造装置６０では、一対のローラ型電極（以下、単に「電極」という。）６２ａ，６２ｂを備えており、これら電極６２ａ，６２ｂが、間隔をあけて配設され、互いに平行かつ同一方向の軸線を中心として回転可能に支持されている。
【００８１】
このセパレータ製造装置６０によってセパレータ４３ａ，４３ｂを接合する場合も、まず、一方のセパレータ４３ａの溝４４ａと、他方のセパレータ４３ｂの溝４４ｂとを向かい合わせた状態で重ね合わせ、凸部４５ａ，４５ｂ同士を突き合わせて接合部４６において互いに積層接触させる。
【００８２】
次に、接合部４６にて積層接触させたセパレータ４３ａ，４３ｂを、接触部４６が電極６２ａ，６２ｂの軸方向に沿うように配置してセパレータ製造装置６０の電極６２ａ，６２ｂ間に送り込み、これら電極６２ａ，６２ｂ間にセパレータ４３ａ，４３ｂの一端側を配置させる。
【００８３】
この状態にて、上方側の電極６２ａを下方へ押し下げ、これら電極６２ａ，６２ｂの周面からなる押圧面６５ａ，６５ｂによってセパレータ４３ａ，４３ｂを挟持することにより、セパレータ４３ａ，４３ｂ同士を互いに押し付ける。
【００８４】
この状態で図１２に示した矢印ロのように電流を流す。すなわち、電流を電極６２ａ，セパレータ４３ａ，セパレータ４３ｂ、さらに電極６２ｂへ向けて流す。これにより、セパレータ４３ａとセパレータ４３ｂとが接合部４６において抵抗損失により発熱することにより、表面の樹脂が局所的に溶融して互いに溶接されて接合される。なお、電流方向は逆でも良い。
【００８５】
上記の押圧・通電を行いつつ、電極６２ａ，６２ｂを周方向に回転させるか、あるいはセパレータ４３ａ，４３ｂを平行移動させることにより、セパレータ４３ａとセパレータ４３ｂとの接合部４６が、セパレータ４３ａ，４３ｂの一端側から順に溶接されて接合される。
【００８６】
なお、積層接触させたセパレータ４３ａ，４３ｂの厚さよりも僅かに狭い間隔に配置した電極６２ａ，６２ｂ間へセパレータ４３ａ，４３ｂを通過させることにより、セパレータ４３ａ，４３ｂに対して、一端側から押圧・通電し、接合部４６を順に接合させても良い。
【００８７】
この変形例でも、セパレータ４３ａ，４３ｂ同士を順に接合部４６にて接合するので、カーボンの配合比率を高めて接触抵抗を下げる必要がなく、したがって、熱可塑性樹脂に配合するカーボンの配合比率を比較的低くすることができる。これにより、熱可塑性樹脂の良好な流動性を確保することができ、セパレータ４３ａ，４３ｂを射出成形によって成形して生産性を高めることができる。
【００８８】
特に、ローラ型の電極６２ａ，６２ｂを用い、これら電極６２ａ，６２ｂ間にセパレータ４３ａ，４３ｂを通して連続的に接合作業を行うことができるので、さらなる生産性の向上を図ることができる。
【００８９】
また、セパレータ４３ａ，４３ｂの長手方向、つまり、電極６２ａ，６２ｂ間での搬送方向における印加電流や通電時間などの通電制御及び加圧力や加圧時間などの加圧制御を、セパレータ４３ａ，４３ｂの搬送位置あるいは搬送時間に応じて行うことにより、各セパレータ４３ａ，４３ｂの表面のうねり等に対して、接合部４６にて通電制御及び加圧制御を独立かつ適切に行うことができ、接合ムラなどのバラツキなく、良好に接合することができる。
【００９０】
なお、図１３に示すように、各電極６２ａ，６２ｂを、軸方向に複数分割することにより、互いに独立した複数の電極ブロック６３ａ，６３ｂとし、これら電極ブロック６３ａ，６３ｂ間に絶縁体である非導通部６４を設けて絶縁しても良い。
【００９１】
このような構造の電極６２ａ，６２ｂでは、それぞれの電極ブロック６３ａ，６３ｂが、互いに電気的に独立した導通領域に区分され、これら導通領域に対して、通電制御装置によって独立に通電制御することができる。
【００９２】
そして、このような電極６２ａ，６２ｂを備えたセパレータ製造装置６０によれば、導通領域である各電極ブロック６３ａ，６３ｂによってセパレータ４３ａ，４３ｂの接合部４６における印加電流や通電時間などの通電制御及び加圧力や加圧時間などの加圧制御を、セパレータ４３ａ，４３ｂの幅方向にて独立に行うことができる。
【００９３】
なお、セパレータ４３ａ，４３ｂの長手方向、つまり、電極６２ａ，６２ｂ間での搬送方向における印加電流や通電時間などの通電制御及び加圧力や加圧時間などの加圧制御は、セパレータ４３ａ，４３ｂの搬送位置あるいは搬送時間に応じて行うことができる。
【００９４】
これにより、各セパレータ４３ａ，４３ｂの表面のうねり等に対して、印加電流や通電時間などの通電制御及び加圧力や加圧時間などの加圧制御を独立かつ適切に行うことができ、接合ムラなどのバラツキなく、より良好に接合することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】本発明の第１実施形態であるセパレータの製造方法が適用される燃料電池を示した斜視図である。
【図２】セパレータの製造装置によって一対のセパレータを接合する状態について示した図である。
【図３】セパレータの製造装置の変形例について示した図である。
【図４】セパレータの製造装置の他の変形例について示した図である。
【図５】本発明の第２実施形態であるセパレータの製造方法が適用される燃料電池を示した概略断面図である。
【図６】互いに接合される一対のセパレータの側面図である。
【図７】セパレータの製造装置を説明する概略斜視図である。
【図８】セパレータの製造装置を説明する概略側面図である。
【図９】セパレータの凸部の形状を説明する図であって、（ａ）は接合前の状態を示す断面図、（ｂ）は接合時の状態を示す断面図である。
【図１０】セパレータの凸部の形状を説明する図であって、（ａ）は接合前の状態を示す断面図、（ｂ）は接合時の状態を示す断面図である。
【図１１】セパレータの製造装置の変形例を説明する概略斜視図である。
【図１２】セパレータの製造装置の変形例を説明する概略側面図である。
【図１３】セパレータの製造装置の他の変形例を説明する概略正面図である。
【符号の説明】
【００９６】
１，４１…燃料電池、２，４０…単セル、３，４７…スタック本体、１２ａ，１２ｂ，４３ａ，４３ｂ…セパレータ、２０，５０，６０…セパレータ製造装置、２２ａ，２２ｂ，６２ａ，６２ｂ…ローラ型電極（電極）、２５，５４，６４…非導通部、２６ａ，２６ｂ…導通領域、３５，４６…接合部（接触部）、５２ａ，５２ｂ…平板型電極（電極）、５３ａ，５３ｂ，６３ａ，６３ｂ…電極ブロック（導通領域）、５７…接合フィルム。
【図１】
2007066868.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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